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Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsklemme für elektrische
Leiter.
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Aus
dem Stand der Technik – beispielsweise der
WO 03/077368 – sind Verbindungsklemmen
bekannt, die ein Gehäuse mit einer Vielzahl von Einstecköffnungen
aufweisen. Hinter jeder dieser Einstecköffnungen ist ein
Aufnahmeraum vorgesehen, der an einer Seite durch eine Stromschiene
begrenzt ist. Außerdem ist jeweils ein elastisch verformbares Klemmelement
vorgesehen, welches in den Aufnahmeraum ragt. Wird nun ein Leiter
durch die Einstecköffnung in den Aufnahmeraum eingeführt,
so wird das Klemmelement elastisch verformt. Allein aufgrund der
Rückstellkraft des Klemmelementes wird der Leiter dann
gegen die Stromschiene gedrückt. Dadurch entsteht ein elektrischer
Kontakt zwischen Leiter und Stromschiene. Außerdem wird
durch das Andrücken eine Klemmwirkung erzielt, die ein
Herausziehen des Leiters aus der Verbindungsklemme verhindert. Indem
alle Stromschienen in einer Verbindungsklemme miteinander elektrisch
verbunden sind, sind auch die in den Einstecköffnungen
der Verbindungsklemme steckenden Leitungen elektrisch miteinander
verbunden.
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Da
während des Einsteckvorgangs eines Leiters das Klemmelement
elastisch verformt werden muss, ist eine entsprechende Kraft aufzubringen,
um das Klemmelement soweit zu verformen, dass der Leiter in die
Verbindungsklemme eingeführt werden kann. Infolge dieser
aufzuwendenden Kraft kann es zu Verformungen einzelner Leiter kommen,
wobei auch Beschädigungen auftreten können oder
nur eine nicht-optimale elektrische Verbindung des Leiters mit der
Stromschiene erfolgt. Dies gilt insbesondere für dünne
einadrige Leitungen, sowie dickere mehradrige Leitungen.
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Um
einen Leiter zerstörungsfrei aus einer Verbindungsklemme
gemäß dem Stand der Technik zu entfernen, ist
entweder ein Werkzeug oder ein aufwendiger Mechanismus erforderlich.
Mit einem Werkzeug kann das Klemmelement so verformt werden, dass
es nicht mehr den Leiter gegen die Stromschiene drückt.
Der Leiter kann dann aus dem Gehäuse herausgezogen werden.
Alternativ ist es möglich, dass eine Mechanik innerhalb
des Gehäuses vorgesehen ist, die ein Abheben des Klemmelementes vom
Leiter und damit eine Aufhebung der Haltekraft ermöglicht.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsklemme
für elektrische Leiter zu schaffen, bei der die Nachteile
des Standes der Technik nicht oder nur noch im verringerten Maße auftreten.
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Ausgehend
von dem eingangs genannten Stand der Technik wird diese Aufgabe
durch eine Verbindungsklemme gemäß dem Hauptanspruch
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Demnach
betrifft die Erfindung eine Verbindungsklemme für elektrische
Leiter, umfassend eine Gehäuse mit wenigstens einer Einstecköffnung,
wobei hinter jeder Einstecköffnung ein Aufnahmeraum zur
Aufnahme eines elektrischen Leiters vorgesehen ist, der Aufnahmeraum
an einer zur jeweiligen Einstecköffnung benachbarten Seite
wenigstens teilweise durch eine Stromschiene begrenzt ist, und ein elastisch
verformbares Klemmelement mit einem freien Ende zum Andrücken
des elektrischen Leiters gegen die Stromschiene vorgesehen ist,
wobei ein linear verschiebbares Betätigungselement vorgesehen
ist, welches in einer ersten Position so auf einen Kontaktpunkt
des Klemmelementes einwirkt, dass das Klemmelement elastisch verformt
und mit seinem freien Ende zum Andrücken des elektrischen Leiters
gegen die Stromschiene in den Aufnahmeraum hineingeschwenkt ist,
und wobei das freie Ende des Klemmelementes in einer zweiten Position
des Betätigungselementes außerhalb des Aufnahmeraums
ist.
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Für
das „Hineinschwenken in den Aufnahmeraum” ist
die Position des freien Endes des Klemmelementes für den
Fall ausschlaggebend, dass sich kein Leiter im Aufnahmeraum befindet.
Befindet sich ein Leiter im Aufnahmeraum kann das freie Ende bei der
ersten Position des Betätigungselementes auch auf der Begrenzung
des Aufnahmeraums und gar außerhalb des Aufnahmeraums liegen.
Allerdings wird das Klemmelement dabei dann elastisch verformt, wodurch
das gewünschte Andrücken des Leiters gegen die
Stromschiene erreicht wird. Bevorzugt ist es, wenn in dem Fall ohne
Leiter im Aufnahmeraum das freie Ende des Klemmelements in der ersten
Position des Betätigungselementes mit der Stromschiene
in Kontakt kommt. Dadurch wird sichergestellt, dass auch Leiter
mit kleinem Querschnitt festgeklemmt werden können.
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Indem
erfindungsgemäß das freie Ende des Klemmelements
beim Verschieben des Betätigungselementes in seine erste
Position in den Aufnahmeraum hineingeschwenkt wird, kann ein im
Aufnahmeraum befindlicher Leiter also gegen die Stromschiene gedrückt
und somit die gewünschte Klemmwirkung erzielt werden. Es
kommt dann zu einem elektrischen Kontakt zwischen dem Leiter und
der Stromschiene und der Leiter wird so geklemmt, dass er nicht
ohne weiteres aus der Einstecköffnung herausgezogen werden
kann.
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Zum
Einstecken oder zum Herausziehen des Leiters wird das Betätigungselement
in eine zweite Position verschoben, bei der sich das freie Ende
des Klemmelementes außerhalb des Aufnahmeraums befindet.
Ein im Aufnahmeraum befindlicher Leiter wird somit nicht mehr gegen
die Stromschiene gedrückt und kann folglich ohne mechanischen
Widerstand in die Aufnahmeraum eingeführt bzw. aus diesem
wieder entfernt werden.
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Das
Klemmelement ist in der zweiten Position des Betätigungselementes
elastisch vorzugsweise gegenüber dem in der ersten Position
des Betätigungselementes Zustand weniger stark verformt.
Sofern das Betätigungselement in seiner zweiten Position
nicht oder nur geringer auf das Klemmelement einwirkt, wird das
freie Ende des Klemmelementes aufgrund der Rückstellkraft
des Klemmelementes außerhalb des Aufnahmeraums zu liegen
kommen. Bevorzugt ist es dabei, wenn zwischen Klemmelement und dem
Betätigungselement in seiner zweiten Position ein Abstand
vorgesehen ist. Das Klemmelement wird dann durch das Betätigungselement
in seiner zweiten Position nicht mehr verformt. Das freie Ende befindet
sich dann außerhalb des Aufnahmeraums.
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Der
Aufnahmeraum kann in Richtung senkrecht zur Einstecköffnung
den gleichen Querschnitt aufweisen wie die Einstecköffnung.
Es ist aber auch möglich, dass dieser Querschnitt des Aufnahmeraums
kleiner ist als der Querschnitt der Einstecköffnung. Beispielsweise
kann die Fläche des Querschnitts des Aufnahmeraums senkrecht
zur Einstecköffnung lediglich mehr als 70%, vorzugsweise mehr als
80%, weiter vorzugsweise mehr als 90% der Querschnittfläche
der Eintrittsöffnung betragen. In diesen Fällen
ist es möglich, dass ein elektrischer Leiter – der
z. B. die Eintrittöffnung vollständig ausfüllt – über
den Aufnahmeraum hinausragt und so mit dem Klemmelement bereits
in der zweiten Position des Betätigungselementes in Kontakt
kommt. Das Klemmelement kann sich dann elastisch verformen, so dass
ein Einstecken des Leiters weiterhin möglich ist. Durch
eine solche elastische Verformung des Klemmelementes wird jedoch
keine Klemmwirkung erzielt, wie sie bspw. durch die europäische Norm
EN 60998 gefordert wird, und der Leiter kann ohne weiteres
aus dem Aufnahmeraum auch wieder herausgezogen werden.
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Der
Leiter kann also in der zweiten Position des Betätigungselementes
durch die Einstecköffnung geführt werden, ohne
dass dabei ein großer mechanischer Widerstand wie im Stand
der Technik überwunden werden muss. Erst nachdem sich der Leiter
im Aufnahmeraum befindet, wird durch das Verschieben des Betätigungshebels
ein Anpressen des Leiters gegen die Stromschiene und damit auch die
Erzeugung einer Klemmwirkung erreicht, die den Leiter gegen das
Herausziehen aus der Verbindungsklemme sichert. Die Klemmwirkung
ist ausreichend, um die durch die Norm EN 60998 geforderte Haltekraft
von 50 N zu erreichen. Untersuchungen haben ergeben, dass Haltekräfte
von 900 N und mehr erreicht werden können.
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Wird
das Betätigungselement wieder in seine zweite Position
verschoben, löst sich das Klemmelement und der Leiter kann
aus der Verbindungsklemme entfernt werden. Zum Befestigen eines
Leiters in einer erfindungsgemäßen Verbindungsklemme
ist kein Werkzeug erforderlich.
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Für
jede Einstecköffnung mit dazugehörigem Aufnahmeraum,
Stromschiene und Klemmelement kann ein separates Betätigungselement vorgesehen. Dadurch
lassen sich Leiter einzeln an der Verbindungsklemme befestigen.
Da für jede Einstecköffnung ein separates Klemmelement
vorgesehen ist, wird verhindert, dass sich die Klemmelemente untereinander
mechanisch beeinflussen können. Dadurch kann sichergestellt
werden, dass in derselben Verbindungsklemme Leiter mit unterschiedlichen
Querschnitten gesichert werden können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei oder mehr Einstecköffnungen
mit jeweils einem Aufnahmeraum, einer Stromschiene, einem Klemmelement
und einem Betätigungselement vorgesehen. Die Stromschienen
hinter den einzelnen Einstecköffnungen sind dabei elektrisch
miteinander verbunden. Da jede Einstecköffnung einen Leiter
aufnehmen kann, richtet sich die Anzahl der verbindbaren Leiter
nach der Anzahl der Einstecköffnungen einer Verbindungsklemme.
Besonders bevorzugt sind Verbindungsklemmen mit zwei, drei oder
fünf Einstecköffnungen. Es sind aber Verbindungsklemmen mit
einer beliebigen Anzahl an Einstecköffnungen denkbar.
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Es
ist bevorzugt, dass die Stromschienen zweier benachbarter Aufnahmeräume
einstückig ausgeführt sind. Sind mehr als zwei
Einstecköffnungen vorgesehen, ist es auch möglich,
dass alle Stromschienen einstückig ausgebildet sind. Indem die
Stromschienen einstückig ausgeführt sind, wird eine
elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Stromschienen gewährleistet
und es muss keine separate Verbindung vorgesehen werden. Dadurch
reduzieren sich der Herstellungsaufwand und somit auch die Herstellungskosten.
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Es
ist möglich, dass an der Außenseite des Gehäuses
der Verbindungsklemme Verbindungselemente zum mechanischen Verbinden
mit dem Gehäuse einer weiteren Verbindungsklemme und Kontaktelemente
zum elektrischen Verbinden der Stromschienen der Verbindungs klemme
mit der Stromschiene der weiteren Verbindungsklemme vorgesehen sind.
Dadurch wird ein modularer Aufbau ermöglicht, bei dem mit
einer Verbindungsklemme, die bspw. lediglich eine Einstecköffnung
aufweist, durch Verbinden mit weiteren Verbindungsklemmen derselben
oder ähnlicher Art eine Verbindungsklemme mit einer beliebigen
Anzahl von Einstecköffnungen zu schaffen. Es ist selbstverständlich
auch möglich, dass eine solche Verbindungsklemme mehrere
Einstecköffnungen aufweist und durch das Anklemmen weiterer
Verbindungsklemmen erweitert werden kann.
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Weiter
bevorzugt ist es, wenn eine mit dem Betätigungselement
verbundene Warnzunge vorgesehen ist, die in der ersten Position
des Betätigungshebels vollständig in das Gehäuse
eingefahren ist und die in der zweiten Position des Betätigungselements über
das Gehäuse hinausragt. Durch das Vorsehen einer solchen
Warnzunge wird dem Anwender der erfindungsgemäßen
Verbindungsklemme deutlich angezeigt, ob ein in die Verbindungsklemme
eingesteckter Leiter gesichert bzw. festgeklemmt ist. Es können
somit Montagefehler, bei denen ein Leiter den Anschein erweckt,
er wäre bereits gesichert, obwohl dies nicht der Fall ist,
reduziert werden.
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Weiter
ist bevorzugt, wenn das Klemmelement an seinem Kontaktpunkt eine
Vertiefung aufweist, in die das Betätigungselement in seiner
ersten Position lösbar eingreifen kann. Das Betätigungselement
kann so in seiner ersten Position gegen ungewolltes Bewegen gesichert
werden, ohne dass ein Verschieben des Betätigungselementes
in seine zweite Position und damit ein Lösen des Klemmelementes
ausgeschlossen wird. Dadurch kann bspw. ein ungewolltes Lösen
des Klemmelementes aufgrund von Vibrationen wirksam verhindert werden.
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Es
ist bevorzugt, wenn das Klemmelement zwischen Kontaktpunkt und seinem
freien Ende als Feder ausgestaltet ist. Diese Feder kann bspw. durch eine
Ausgestaltung des Klemmelementes im genannten Bereich in Form einer
Schlaufe gebildet werden. Aufgrund einer entsprechenden Formgebung lässt
sich das Klemmelement zwischen Kontaktpunkt und seinem freien Ende
elastisch so verformen, dass Leiter mit unterschiedlichem Durchmesser
von der Klemmelement gehalten werden können. Ist es so möglich,
Leiter mit einer Querschnittsfläche von 0,08 bis 2,5 mm2 bei einadrigen Leitern bzw. 4,0 mm2 bei mehradrigen Leitern zu sichern. Dadurch
ist es möglich, dass für unterschiedlichste Elektroinstallationsanwendungen
die gleiche Verbindungsklemme zum Einsatz kommen kann. Ein Elektroinstallateur
benötigt bspw. für die Verlegung von Kabel zur
Versorgung von Heizanlagen im Haushalt und für Telefonleitungen
oder Klingeldrähte keine unterschiedlichen Verbindungsklemmen
mehr. Die Verwendung von Verbindungsklemmen wird dadurch vereinfacht.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Verbindungsklemme berührungssicher
ausgeführt ist. Das bedeutet, dass kein elektrisch leitendes
Bauteil von außen ohne Werkzeug erreichbar ist. Wird eine
entsprechende berührungssichere Verbindungsklemme also mit
der Hand angefasst, droht kein elektrischer Schlag. Die Berührungssicherkeit
kann durch entsprechende Ausgestaltung des Gehäuses realisiert werden.
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Weiter
bevorzugt ist es, wenn das Gehäuse wenigstens eine Prüföffnung
aufweist. Die Prüföffnung soll zur Durchführung
einer Prüfspitze geeignet sein, so dass die Prüfspitze
mit einem elektrisch leitenden Bauteil – beispielsweise
der Stromschiene – in Kontakt kommen kann. Dadurch ist
es möglich, das Anliegen einer Spannung an der Verbindungsklemme
ohne weiteres festzustellen. Die Prüföffnung kann
dabei einen Durchmesser von bis zu 4 mm aufweisen.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Stromschiene kupferbeschichtet, vorzugsweise
aus Kupfer, das Klemmelement aus federhartem Stahl, vorzugsweise aus
Chrom-Nickel-Stahl oder verzinkten Stahl, und/oder das Gehäuse
aus Kunststoff, vorzugsweise flammhemmenden Kunststoff, ist.
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Weiter
bevorzugt ist es, das Gehäuse zweiteilig auszuführen.
Dadurch wird die Herstellung der erfindungsgemäßen
Verbindungsklemme vereinfacht, was sich positiv auf die Herstellungskosten auswirkt.
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Die
Erfindung wird nun anhand von vorteilhafter Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft
beschrieben. Es zeigen:
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1a–d
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Verbindungsklemme;
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Verbindungsklemme;
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3a–b
ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Verbindungsklemme in mehreren Ansichten;
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4 Schnittdarstellung
entlang der Schnittlinie IV-IV aus 3a; und
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5 Schnittdarstellung
entlang der Schnittlinie V-V aus 3b.
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In 1a ist
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Verbindungsklemme 1 dargestellt. Die Verbindungsklemme 1 umfasst
ein Gehäuse 2 mit einer Einstecköffnung 3 zur
Durchführung eines elektrischen Leiters (nicht dargestellt). Das
Gehäuse weist weiterhin eine schlitzartige Öffnung 4 auf.
Diese schlitzartige Öffnung 4 dient der linearen
Führung eines Betätigungselementes 20. Das
Betätigungselement 20 lässt sich entlang
der schlitzartigen Öffnung 4 zwischen zwei Endpositionen
verschieben. Die dargestellte ist die zweite Position des Betätigungselementes 20.
An seiner Oberseite 21 kann das Bedienelement 20 geriffelt
sein (vgl. auch 4), um die Griffigkeit zu erhöhen.
Das Bedienelement 20 ist auf jeden Fall so ausgestaltet, dass
es mit bloßen Händen bewegt werden kann. Ein Werkzeug
ist dazu nicht erforderlich.
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Das
Gehäuse 2 ist entlang der Linie 5 geteilt. Es
ist also zweiteilig ausgeführt. Dadurch lässt
sich die Herstellung der Verbindungsklemme 1 vereinfachen
und kostengünstig bewerkstelligen. Das Gehäuse
ist aus einem nichtleitenden Material, bspw. Kunststoff gefertigt.
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In 1b ist
die Verbindungsklemme 1 aus 1a dargestellt.
Jedoch ist das Gehäuse 2 transparent dargestellt
und nur durch Strichlinien angedeutet.
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Hinter
der Einstecköffnung 3 im Gehäuse 2 erstreckt
sich ein Aufnahmeraum 6. Der Aufnahmeraum 6 besitzt
in Richtung senkrecht zur Einstecköffnung 3 den
gleichen Querschnitt wie die Einstecköffnung 3 selbst.
An einer zur Einstecköffnung 3 benachbarten Seite
ist der Aufnahmeraum 6 teilweise durch die Stromschiene 7 begrenzt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmeraum 6 auch auf
der Seite, die der Einstecköffnung 3 gegenüber liegt,
durch die Stromschiene 7 begrenzt. Die Stromschiene 7 ist
aus elektrisch leitendem Material, bspw. Kupfer, gefertigt.
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Des
Weiteren ist im Gehäuse 2 noch ein Klemmelement 10 angeordnet.
Das Klemmelement 10 ist elastisch verformbar und an einem
Ende 11 fest gelagert. Außerdem weist das Klemmelement 10 ein freies
Ende 12 auf. In der dargestellten zweiten Position des
Betätigungselementes 20 befindet sich das freie
Ende 12 außerhalb des Aufnahmeraums 6.
Dabei kann sich das Klemmelement 10 vollständig
in Ruhelage befinden, d. h. es ist elastisch nicht verformt. Um
dies sicherzustellen kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Klemmelement 10 und
dem Betätigungselement 20 in dessen zweiter Position ein
Abstand vorgesehen ist. Es ist aber auch möglich, dass
sich Klemmelement 10 und Betätigungselement 20 in
dessen zweiter Position in Kontakt befinden. Das Klemmelement 20 kann
ist der zweiten Position des Betätigungselementes 20 sogar
verformt sein. Allerdings darf das Klemmelement 10 dabei
nur soweit verformt sind, dass sich sein freies Ende 12 weiterhin
außerhalb des Aufnahmeraums 6 befindet.
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In 1c ist
die Verbindungsklemme 1 im Wesentlichen in dem Zustand
aus 1b dargestellt. Allerdings ist nun ein Leiter 50 durch
die Einstecköffnung 3 in den Aufnahmeraum 6 eingeführt und
füllt diesen vollständig aus. Der Leiter 50 weist
in dem Bereich außerhalb des Gehäuses 2 eine
Isolierschicht 51 auf, während er zumindest in
dem Bereich des Aufnahmeraums 6 abisoliert ist. Es ist
möglich, die Einstecköffnung 3 so zu
gestalten, dass der Übergang zwischen isoliertem und abisoliertem
Bereich 51, 52 innerhalb des Gehäuses 2 im
Bereich der Einstecköffnung 3 liegt. Dadurch kann
sichergestellt werden, dass ein Anwender der Verbindungsklemme 1 nicht
mit stromleitenden Flächen in Berührung kommen
kann.
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Der
Leiter 50 liegt mit seinem abisolierten Bereich 52 an
der Stromschiene 52 an. Ein Kontakt mit dem Klemmelement 10 liegt
nicht vor. Sofern ein Kontakt mit dem Klemmelement 10 vorliegen
würde (z. B. auch weil der Leiter 50 über
den Aufnahmeraum 6 hervorsteht), würde der Leiter 50 in
der zweiten Position des Betätigungselementes 20 lediglich aufgrund
der Federwirkung des elastisch verformbaren Klemmelementes 10 leicht
gegen die Strom schiene 7 gedrückt. Die dabei entstehende
Haltekraft ist aber so gering, dass der Leiter 50 ohne
weiteres wieder aus der Verbindungsklemme 1 herausgezogen
werden kann. Insbesondere erfüllt diese Haltekraft nicht
die Anforderungen der Norm EN 60998.
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In 1d ist
die Verbindungsklemme 1 der 1a–c
mit einem eingeführten Leiter 50 dargestellt,
wobei das Betätigungselement 20 entlang der schlitzartigen Öffnung 4 in
seine erste Position verschoben ist.
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In
seiner ersten Position wirkt das Betätigungselement 20 auf
einen Kontaktpunkt 13 an dem Klemmelement 10,
wodurch sich das Klemmelement 10 elastisch verformt. Das
freie Ende 12 des Klemmelementes 10 wird dabei
auf den Leiter 50 abgesenkt und drückt den abisolierten
Bereich 52 des Leiters 50 gegen die Stromschiene 7.
Hierbei handelt es sich um das erfindungsgemäße
hineinschwenken des freien Endes 12, da sich das freie
Ende 12 in dem Fall, dass sich kein Leiter 50 im
Aufnahmeraum 6 befinden würde, im Aufnahmeraum 6 läge.
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Durch
das Andrücken des Leiters 50 gegen die Stromschiene 7 wird
zum einen ein elektrischer Kontakt zwischen Leiter 50 und
Stromschiene 7 sichergestellt. Außerdem wird der
Leiter 50 so eingeklemmt, dass er nicht ohne weiteres aus
dem Gehäuse 2 gezogen werden kann. Die entsprechende
Haltekraft erfüllt die Anforderungen der Norm EN
60998.
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Der
Kontaktpunkt 13 ist in einer Vertiefung 14 am
Klemmelement 10 angeordnet, in die das Betätigungselement 20 eingreifen
kann. Dadurch wird das Betätigungselement 20 in
seiner ersten Position gesichert und kann sich bspw. bei Vibrationen
nicht ungewollt bewegen. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit
des Klemmelementes 10 kann das Betätigungselement
mit ausreichender Kraft zur Überwindung des mechanischen
Widerstandes aufgrund der Ver tiefung 14 aber wieder in
seine zweite Position bewegt werden und der Leiter 50 kann
ohne weiters aus der Verbindungsklemme 1 entfernt werden.
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Zwischen
seinem freien Ende 12 und dem Kontaktpunkt 13 ist
das Klemmelement 10 schlaufenartig ausgeformt. Durch die
Schlaufe 15 lassen sich Leiter 50 mit unterschiedlichen
Querschnitten in der Verbindungsklemme 1 festklemmen. Das
freie Ende 12 kann sich gegenüber dem Kontaktpunkt 13 verschieben,
wobei eine Federkraft aufgrund der elastischen Verformbarkeit des
Klemmelementes 10 auftritt. Die Schlaufe 15 wirkt
also wie ein Federelement, welches durch die Federkraft die eigentliche
Klemmkraft auf den Leiter 50 aufbringt. Aufgrund der Flexibilität
des Klemmelementes 10 im Bereich der Schlaufe 15 lassen
sich in der Verbindungsklemme 1 Leiter 50 mit
unterschiedlichen Querschnitten festklemmen. Der Leiter 50 kann
dabei entweder einadrig oder mehradrig sein. Bei einadrigen Leitern 50 kann
die Querschnittsfläche bspw. zwischen 0,08 und 2,5 mm2 liegen, bei mehradrigen zwischen 0,08 und
4 mm2, um in der dargestellten Verbindungsklemme 1 gesichert
werden zu können. Die höhere Querschnittsfläche
bei mehradrigen Leitern erklärt sich aus der Verformbarkeit
von Leitern 50 mit mehreren Adern bei radialer Belastung.
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An
die Stromschiene 7 kann ein Kabel (nicht dargestellt) angeschlossen
sein, mit dem der Leiter 50 durch die Verbindungsklemme 1 elektrisch
verbunden wird. Es ist aber auch möglich, dass eine Verbindungsklemme 1 mehrere
Einstecköffnungen 3 aufweist, wobei dann die in
den einzelnen Einstecköffnungen 3 steckenden Leiter 50 miteinander
verbunden werden.
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In 2 ist
eine Verbindungsklemme 1 mit drei Einstecköffnungen 3 dargestellt.
Die Verbindungsklemme 1 aus 2 ist aus
mehreren einzelnen Verbindungsklemmen zusammengesetzt. Die einzelnen
Verbindungsklemmen weisen an ihrer Außenseite Verbin dungselemente
auf, mit denen sie sich mechanisch zu einer Einheit verbinden lassen. Außerdem
weisen sie an ihrer Außenseite elektrische Kontakte auf,
so dass die Stromschienen der einzelnen Verbindungsklemmen miteinander
verbunden werden.
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Für
jede Einstecköffnung 3 ist je ein Betätigungselement 20 vorgesehen,
ebenso wie jeweils eine Stromschiene, ein Aufnahmeraum und ein Klemmelement
(nicht dargestellt). Dadurch ist es möglich Leiter einzeln
in der Verbindungsklemme 1 zu sichern.
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Die
in 2 dargestellte mittlere Verbindungsklemme entspricht
im Wesentlichen der Verbindungsklemme 1 aus 1a–d.
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In 3a–b
ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Verbindungsklemme 1 dargestellt. Der Aufbau entspricht
in weiten Teilen dem der Verbindungsklemme aus 1a–d,
weshalb auch auf obige Ausführungen verwiesen wird.
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Das
zweiteilig ausgeführte Gehäuse 2 der Verbindungsklemme 1 weist
zwei Einstecköffnungen 3 auf. Für jede
Einstecköffnung 3 ist ein Betätigungselement 20 mit
dazugehörigem Klemmelement 10 vorgesehen. Die
zu den Einstecköffnungen 3 gehörigen
Stromschienen 7 (nicht dargestellt) sind einstückig
ausgeführt. Dadurch ist eine elektrische Verbindung zwischen
den Stromschienen 7 gewährleistet und zwei in
den Einstecköffnungen 7 eingeführte und festgeklemmte
Leiter 50 (in 3b ist ein Leiter 50 dargestellt)
werden elektrisch miteinander verbunden. In 3a sind
die Betätigungselemente 20 in ihrer ersten Position
dargestellt, in 3b in ihrer zweiten Position.
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In 4 ist
eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV aus 3a wiedergegeben.
Im Inneren des Gehäuses 2, hinter einer der Einstecköffnungen 3 befindet
sich ein Aufnahmeraum 6, dessen Begrenzung durch die gestrichelte
Linie angedeutet ist. Der Aufnahmeraum 4 ist an einer Seite
teilweise durch die Stromschiene 7 begrenzt, über
die der Kontakt zwischen den beiden in die Verbindungsklemme 1 eingeführten
Leiter hergestellt wird. Dazu sind die zu den jeweiligen Einstecköffnungen 3 gehörigen Stromschienen 5 einstückig
ausgeführt.
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Des
Weiteren ist im Inneren des Gehäuses 2 ein Klemmelement 10 vorgesehen,
welches einen in den Aufnahmeraum 6 eingeführten
Leiter 50 gegen die Stromschiene 5 andrücken
kann, um so zum einen den elektrischen Kontakt sicherzustellen,
zum anderen das unbeabsichtigte Herausziehen des Leiters 50 aus
der Verbindungsklemme 1 verhindert. Das Klemmelement 10 kann
einen Leiter also in der Verbindungsklemme 1 festklemmen.
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In 4,
die einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in 3a zeigt,
ist ein Zustand dargestellt, in dem eine Klemmwirkung nicht erreicht wird,
da das freie Ende 12 des Klemmelementes 10 außerhalb
des Aufnahmeraums 4 ist. Selbst wenn ein Leiter 50 den
Aufnahmeraum 4 vollständig ausfüllen würde,
so käme er nicht in Kontakt mit dem freien Ende 12 des
Klemmelements 10. Eine Klemmwirkung wird in dem dargestellten
Zustand also nicht erzielt.
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Zwischen
dem Betätigungselement 20, welches für
eine bessere Griffigkeit an seiner Oberseite 21 geriffelt
ist, und dem Klemmelement 10 ist in der dargestellten ersten
Position ein Abstand 30 vorgesehen. Das elastisch verformbare
Klemmelement 10 ist in der ersten Position des Betätigungselementes 20 daher
unverformt.
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Das
Betätigungselement 20 lässt sich entlang
einer schlitzartigen Öffnung 4 im Gehäuse 2 linear
verschieben. Linear bedeutet im Sinne dieser Erfindung eine eindimensionale
Bewegung längs einer geraden und/oder gekrümmten
Bahn.
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Damit
dem Anwender offensichtlich wird, dass sich das Betätigungselement 20 in
seiner ersten Position befindet und somit eine Klemmwirkung nicht erreicht
wird, ist eine Warnzunge 22 vorgesehen. In der ersten Position
des Bedienelementes 20 ragt die Warnzunge 22 über
das Gehäuse 2 hinaus. Dadurch kann vermieden werden,
dass bei der Anwendung der Verbindungsklemme 1 ein Leiter 50 nicht
ordnungsgemäß in der Verbindungsklemme 1 gesichert wird,
obwohl er eventuell den Anschein erweckt, festgeklemmt zu sein.
Dieser Anschein kann insbesondere bei einadrigen Leitern 50 entstehen,
die nicht vollkommen flexibel sind und eine gewisse Formsteifigkeit
aufweisen.
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In 5 ist
der Schnitt entlang der Schnittlinie V-V gezeigt. Der in die Verbindungsklemme 1 eingeführte,
abisolierte Bereich 52 des Leiters 50 füllt den
Aufnahmeraum 6 vollständig aus. Das Betätigungselement 20 ist
in seine zweite Position verschoben, in der es mit einem Kontaktpunkt 13 an
dem Klemmelement 10 in Verbindung steht. Das Klemmelement 10 ist
dabei so geformt, dass sich sein freies Ende 12 durch das
Verschieben des Betätigungselementes 20 in die
zweite Position grundsätzlich in den Aufnahmeraum 6 hineinbewegt.
Zwischen Kontaktpunkt 13 und dem freiem Ende 12 weist
das Klemmelement 10 die Form einer Schleife 15 auf.
Sobald das freie Ende 12 im Aufnahmeraum 6 auf
den Leiter 50 trifft, verformt sich das Klemmelement 10 im
Bereich der Schlaufe 15 elastisch. Aufgrund der dadurch
entstehenden Rückstellkraft im Bereich der Schlaufe 15 wird
der Leiter 50 durch das freie Ende 12 des Klemmelementes 10 gegen
die Stromschiene 7 gedrückt, womit ein elektrischer
Kontakt zwischen Leiter 50 und Stromschiene 7 sichergestellt
ist. Außerdem wird dadurch eine Klemmwirkung erreicht,
die ein unbeabsichtigtes Herausziehen des Leiters 50 aus
der Verbindungsklemme 1 verhindert.
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Indem
zwischen Kontaktpunkt 13 und freiem Ende 12 das
Klemmelement die Form einer Schleife 15 aufweist, ist die
dargestellte Verbindungsklemme für einen weiten Bereich
von Leiterquerschnitten geeignet. Je nach Größe
des Leiterquerschnittes wird sich das Klemmelement 10 im
Bereich der Schleife 15 mehr oder weniger verformen, jedoch
immer eine ausreichende Klemmwirkung erzielen. Die dargestellte
Klemme eignet sich für einen Leiterquerschnitt von 0,08
bis 2,5 mm2 bei einadrigen bzw. 4,0 mm2 bei mehradrigen Leitern.
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An
der Stromschiene 7 ist an der Stelle, die dem freien Ende 12 des
Klemmelementes 10 gegenüberliegt, ein Wulst 8 vorgesehen,
der in den Aufnahmeraum 6 ragt. Durch diesen Wulst 8 wird
die Klemmwirkung gegen das unbeabsichtigte Hinausziehen des Leiters 50 weiter
erhöht.
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Am
Kontaktpunkt 13 des Klemmelementes 10 ist eine
Vertiefung 14 vorgesehen, in die das Betätigungselement 20 lösbar
eingreifen kann. Das Betätigungselement wird dadurch in
der dargestellten Position gesichert und kann insbesondere bei Vibrationen
nicht unbeabsichtigt verrutschen, womit auch eine Aufhebung der
Klemmwirkung verbunden wäre.
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Die
Warnzunge 22 ragt in dem dargestellten Zustand nicht mehr über
das Gehäuse hinaus. Dem Anwender wird also angezeigt, dass
sich das Betätigungselement 20 in einer Position
befindet, in der eine Klemmwirkung auf ein in dem Aufnahmeraum 6 befindlichen
Leiter 50 erzielt wird.
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Das
Gehäuse 2 ist zweiteilig ausgeführt. Durch
diese zweiteilige Ausführung lässt die Herstellung
der Verbindungsklemme 1 stark vereinfachen, was wiederum
zu geringeren Herstellungskosten führt.
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Die
gesamte Verbindungsklemme 1 ist berührungssicher
ausgeführt. Bei ordnungsgemäßer Montage
lassen sich keine stromführenden Bauteile mit der bloßen
Hand erreichen. Die Gefahr eines Stromschlages ist somit gebannt.
Um die Berührungssicherheit im Bereich der Einstecköffnung 3 zu erhöhen,
ist diese konisch ausgeführt. So ist es möglich,
dass sich der Übergang zwischen isoliertem 51 und
abisoliertem 52 Bereich des festgeklemmten Leiters 50 innerhalb
des Gehäuses 2 befindet.
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Die
Stromschiene 7 ist aus Kupfer gefertigt, das Klemmelement 10 aus
federhartem Stahl. Das Gehäuse 2 sowie das Betätigungselement 20 mit
angeschlossener Warnzunge 21 sind aus Kunststoff.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Norm EN 60998 [0012]
- - Norm EN 60998 [0013]
- - Norm EN 60998 [0038]
- - Norm EN 60998 [0041]